Al2O3-SiC-C(ASC)系耐火材料由于具有強(qiáng)度高、熱震穩(wěn)定性強(qiáng)、抗酸堿性爐渣侵蝕及抗沖刷性能好等優(yōu)良特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用作高爐鐵水溝(主鐵溝、流嘴、出鐵溝、渣溝等)材料、混鐵車(chē)/魚(yú)雷罐和鐵水包內(nèi)襯材料、混鐵車(chē)/魚(yú)雷罐噴補(bǔ)料、炮泥、鐵水包包壁和包底磚、連鑄系統(tǒng)等鋼鐵冶煉的關(guān)鍵部位。在其原材料及結(jié)合劑的選擇上，可參考以下內(nèi)容：

　　1、Al2O3原料

　　ASC質(zhì)耐火材料使用性能優(yōu)良，表現(xiàn)在耐鐵水和爐渣的化學(xué)侵蝕和承受鐵水和爐渣的沖刷侵蝕。對(duì)于出鐵溝澆注料，從耐侵蝕性方面考慮，可以有Al2O3系、MgO系、MgO-Al2O3系，但在含碳4.5%，溫度不超過(guò)1500℃的鐵水溫度范圍內(nèi)，Al2O3系的耐用性己足夠。主要有，致密電熔剛玉、電熔白剛玉、棕剛玉、板狀剛玉、亞白剛玉等。Al2O3系原料作為骨料的澆注料在使用時(shí)，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)加熱冷卻產(chǎn)生的脆化程度比其它體系輕。且Al2O3系的膨脹率小，所以使用時(shí)在工作面一側(cè)產(chǎn)生的熱應(yīng)力小。關(guān)于Al2O3的作用，一般認(rèn)為Al2O3是一種對(duì)Na2CO3，和Fe、P等都有極強(qiáng)抗侵蝕性的氧化物，但純的Al2O3膨脹系數(shù)大，抗剝落性差，基質(zhì)部分易被熔清滲透熔損，導(dǎo)致骨料暴露，剝落而熔損。因而單純的Al2O3耐火材料不能滿足鐵溝料和鐵水預(yù)處理的要求。

　　2、SiC原料

　　SiC俗稱(chēng)金剛砂，一般是用硅石和焦炭混合后通電反應(yīng)制成的。碳化硅是一種共價(jià)鍵化合物，具有玻璃光澤，密度為3.17~3.47g/m3。莫氏硬度9.2，在還原氣氛下2600℃開(kāi)始分解;抗拉強(qiáng)度71.5MPa、耐壓強(qiáng)度為1029MPa。原子間結(jié)合力強(qiáng)，具有高熔點(diǎn)、高硬度、高強(qiáng)度和低膨脹性、高熱導(dǎo)型、高導(dǎo)電性、強(qiáng)化學(xué)穩(wěn)定性，因此是良好的耐火材料原料。但是，在氧化氣氛下，SiC易氧化，只有形成SiO2保護(hù)膜時(shí)，方能減緩氧化。

　　SiC具有熱傳導(dǎo)高、熱膨脹低、與爐渣難以反應(yīng)等許多通常氧化物原料所沒(méi)有的特性。為此，從很早開(kāi)始就被作為爐渣反應(yīng)和高溫剝落嚴(yán)重部位的耐火材料的主要原料使用。在不定形耐火材料中也是一樣，從以搗打料和可塑料為主的時(shí)代到以低水泥澆注料為主的現(xiàn)在，SiC的重要性沒(méi)有改變。SiC抗氧化氣氛較弱，伴隨著氧化生成固相的SiO2和碳以及氣相的CO和COs氣體。當(dāng)溫度超過(guò)1823K時(shí)，SiC不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)變?yōu)镾iO2。使ASC系轉(zhuǎn)變成Al2O3-SiO2-C系。但如果該系統(tǒng)不是封閉系統(tǒng)，ASC質(zhì)工作襯與外界接觸時(shí)，CO分壓有可能低于0.1Mpa，此時(shí)，SiC即是最穩(wěn)定的。

　　3、C原料

　　碳具有不和渣鐵反應(yīng)、熱膨脹率低等特點(diǎn)，因此碳材料具有耐渣侵蝕性強(qiáng)、不易粘渣的特性，且在一定溫度條件下，基質(zhì)中的Si與C發(fā)生反應(yīng)，生成非常細(xì)小的(直徑約為0.1~0.5μm)的纖維狀SiC，形成SiC的補(bǔ)強(qiáng)效應(yīng)。所以在研制ASC質(zhì)耐火材料時(shí)，應(yīng)選用揮發(fā)較少，固定碳相對(duì)較多的含碳材料，并按一定比例加入防氧化劑和分散劑。石墨材料具有很高的熱穩(wěn)定性，升華溫度為3800℃，在鐵水中很容易達(dá)到飽和，所以石墨具有抗鐵水侵蝕的優(yōu)點(diǎn)。常用的石墨材料有無(wú)定性石墨、人造石墨、球狀石墨和鱗片狀石墨。石墨材料含有部分揮發(fā)物，本身又易被氧化，所以，在追求材料致密化時(shí)不易添加石墨材料。然而，石墨的導(dǎo)熱系數(shù)大，能使?jié)沧⒘蟽?nèi)部熱量均勻分布，熱應(yīng)力相應(yīng)減少，能提高澆注料的熱震穩(wěn)定性和耐剝落性。在澆注料中，石墨和瀝青都可以作為碳添加劑引入。在澆注料混合物中，石墨難以穩(wěn)定，當(dāng)澆注料中加入水時(shí)，由于其結(jié)構(gòu)，在施工中大部分石墨到達(dá)表面并很容易消失。由于其較差的可潤(rùn)濕性、可分散性和鋁質(zhì)抗氧化劑的水化趨勢(shì)，會(huì)產(chǎn)生許多新問(wèn)題，這些問(wèn)題己經(jīng)妨礙了含碳澆注料的發(fā)展及應(yīng)用。為了在澆注料混合物中配有石墨，石墨應(yīng)用一定的改性劑進(jìn)行處理，以提高其粘附性。

　　以瀝青為C源則可以避免上述缺點(diǎn)，瀝青是煤焦油或石油經(jīng)過(guò)蒸餾處理或催化裂化提取沸點(diǎn)不同的各種餾分后的殘留物，是以芳香族和脂肪族結(jié)構(gòu)為主體的混合物，呈棕黑色，不溶于水，組成和性能隨原料來(lái)源、蒸餾方法和加工處理方法不同而異。

　　4、結(jié)合劑

　　結(jié)合劑的好壞決定成形體的致密性乃至耐火材料的性能。結(jié)合劑的使用技術(shù)己成為決定不定形耐火材料性能的最重要的因素之一。以下介紹兩種無(wú)機(jī)結(jié)合劑，鋁酸鹽水泥和β-Al2O3。

　　(a)鋁酸鹽水泥

　　鋁酸鹽水泥的性質(zhì)主要取決于其礦物組成。鋁酸一鈣(簡(jiǎn)寫(xiě)為CA)是各種高鋁水泥中的主要礦物，具有很高的水硬活性，凝結(jié)雖不快但硬化迅速，是高鋁水泥的強(qiáng)度(特別是早期強(qiáng)度)的主要來(lái)源。二鋁酸鈣(簡(jiǎn)寫(xiě)為CA2)在氧化鈣含量較低的高鋁水泥中含量較多，如在含Al2O3約為70%的鋁水泥中CA2與CA含量之比約等于1，其水化硬化較慢，早期強(qiáng)度較低而后期強(qiáng)度較高。七鋁酸十二鈣(簡(jiǎn)寫(xiě)為C13A7)在Al2O3/CaO比值較小而含SiO2不高的高鋁水泥中往往有少量存在，具有水化快、凝結(jié)迅速的特性，但強(qiáng)度不高。在水泥中若此種礦物含量較高可能使后期強(qiáng)度降低，當(dāng)超過(guò)10%時(shí)，常會(huì)引起快凝。鈣黃長(zhǎng)石(C2AS)存在于SiO2含量較高的高鋁水泥中。純鈣長(zhǎng)石不發(fā)生水化反應(yīng)，對(duì)水泥的水化和硬化無(wú)積極作用。

　　(b)β-Al2O3

　　20世紀(jì)70年代，日本人最先采用β-Al2O3做澆注料的結(jié)合劑，80年代后我國(guó)也逐步開(kāi)展了β-Al2O3結(jié)合澆注料的研究，現(xiàn)在己批量生產(chǎn)，β-Al2O3結(jié)合的剛玉澆注料在冶金及化工部門(mén)的一些高溫爐上使用發(fā)現(xiàn)比純鋁酸鈣水泥結(jié)合的澆注料的高溫性能優(yōu)越。β-Al2O3作為澆注料結(jié)合劑的最大特點(diǎn)是不含有CaO。由于β-Al2O3在高溫情況下轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al2O3，所以β-Al2O3結(jié)合的澆注料使用的溫度較高，超過(guò)1700℃。

　　β-Al2O3水化后形成AI(OH)3和AlOOH，可以起到膠結(jié)和硬化的作用，這就是β-Al2O3作為澆注料結(jié)合劑的應(yīng)用原理。隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，β-Al2O3微粉的性能逐漸被人們認(rèn)識(shí)，用它作結(jié)合劑在出鐵溝澆注料中的應(yīng)用也日趨廣泛。在β-Al2O3眾多晶型中，β-Al2O3是唯一在高溫下有自發(fā)水化能力的形態(tài)，該水化的反應(yīng)方程式為：

　　β-Al2O3+2H2O→Al(OH)+AlOOH